(57)【要約】【課題】糖化酵素を使用せず、コストを抑えて有機酸醗酵を行うことを可能とし、かつ、有機酸含有率が高い有機酸製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】デンプン含有物に麹菌を接種して培養する第一工程、第一工程で得た培養物を分離することなく、当該培養物にデンプンを液化する酵素を添加して、有機酸生産微生物を用いて醗酵させる第二工程、を含む、有機酸製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
デンプン含有物に麹菌を接種して培養する第一工程、
第一工程で得た培養物を分離することなく、当該培養物にデンプンを液化する酵素を添加して、有機酸生産微生物を用いて醗酵させる第二工程、
を含む、有機酸製造方法。
【請求項２】
デンプンを液化する酵素がα−アミラーゼである、請求項１に記載の有機酸製造方法。
【請求項３】
有機酸生産微生物が乳酸菌である、請求項１又は２に記載の有機酸製造方法。
【請求項４】
第二工程が、ｐＨを３．５〜８．０に調整しながら醗酵させる工程である、請求項１〜３に記載の有機酸製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の有機酸製造方法により得られる、有機酸醗酵組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、麹を用いた有機酸製造方法に関する。詳細には、糖化酵素を用いることなく、効率的に有機酸を得ることができる、有機酸製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機酸醗酵は、ブドウ糖溶液、シュガーケーンジュースなどの糖液やデンプンを炭素源とし、これにペプトンや酵母エキスなどの窒素源、無機塩類等を加えた培地に、有機酸生産微生物を添加することで行われる。
【０００３】
多くの有機酸生産微生物は高分子の多糖を代謝できないため、デンプンを原料とする場合、デンプンを事前に液化し、さらにこれを糖化したものを醗酵原料とする醗酵、または液化した後に有機酸生産微生物を加えて醗酵と同時に糖化を行う同時糖化醗酵が行われる。液化および糖化は酵素剤を用いて行うことが一般的である。なお、液化とは、デンプンをオリゴ糖にまで分解することであり、糖化とは、これをさらにブドウ糖にまで分解することである。
【０００４】
しかし、一般的にデンプンを糖化する糖化酵素は液化酵素に比べて高価であり、醗酵全体のコストにしめる割合が大きいため、デンプンを用いて大量に有機酸を生産するにあたって糖化工程を安価に、あるいは省略することが可能な有機酸醗酵方法が望まれていた。
【０００５】
例えば、特許文献１には、米デンプンに麹またはα−アミラーゼと乳酸菌を加えて乳酸醗酵させ、乳酸菌飲料を製造することが開示されている。しかしながら、この方法では０．３〜１．３％という低濃度の乳酸が得られるに過ぎず、大量生産のために効率的な方法ではなかった。
【特許文献１】特開昭５５−００９７５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
糖化酵素を使用せず、コストを抑えて有機酸醗酵を行うことを可能とし、かつ、有機酸含有率が高い有機酸製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、驚くべき事に、デンプン含有物に麹菌を接種して培養し、さらに当該培養物を糖質源とし、有機酸生産微生物及び液化酵素（例えばα−アミラーゼ）を添加して醗酵させることで、糖化酵素を用いなくとも、効率的に有機酸を得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、特に以下の項１〜４に係る有機酸製造方法、及び項５に係る有機酸醗酵組成物を提供するものである。
項１．デンプン含有物に麹菌を接種して培養する第一工程、第一工程で得た培養物を分離することなく、当該培養物にデンプンを液化する酵素を添加して、有機酸生産微生物を用いて醗酵させる第二工程、を含む、有機酸製造方法。
項２．デンプンを液化する酵素がα−アミラーゼである、項１に記載の有機酸製造方法。
項３．有機酸生産微生物が乳酸菌である、項１又は２に記載の有機酸製造方法。
項４．第二工程が、ｐＨを４．５〜６．０に調整しながら醗酵させる工程である、項１〜３に記載の有機酸製造方法。
項５．項１〜４に記載の有機酸製造方法により得られる、有機酸醗酵組成物。
【発明の効果】
【０００９】
麹菌がアミラーゼを分泌し、これにより液化及び糖化が行われ得ることは既に知られているが、その糖化効率は決して高いものではなく、工業用あるいは商業用ベースの多量の有機酸をデンプン含有物からの有機酸醗酵によって得るためには、高価な糖化酵素を多用せざるを得ないのが現状であった。
【００１０】
本発明に係る有機酸製造方法によれば、デンプン含有物に麹菌を接種して培養したものを炭素源とすることで、糖化酵素を用いずに有機酸醗酵を行うことができ、かつ、従来のデンプン含有物からの有機酸醗酵方法に比べて、効率的に多量の有機酸を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について、さらに詳細に説明する。
【００１２】
本発明は、デンプン含有物に麹菌を接種して培養する第一工程、第一工程で得た培養物を分離することなく、当該培養物にデンプンを液化する酵素を添加して、有機酸生産微生物を用いて醗酵させる第二工程、を含む、有機酸製造方法に係るものである。
【００１３】
＜第一工程について＞
本発明に用いるデンプン含有物は、デンプンを含有し、麹菌が繁殖し得るものであれば特に制限されない。例えば、デンプンは植物の種子や球根、塊茎等に多く含まれており、これらをそのまま、或いは、これらからデンプンを抽出して用いることができる。このような植物としては、米、トウモロコシ、もちトウモロコシ、小麦、豆類（空豆、緑豆、小豆など）ジャガイモ、サツマイモ、タピオカ等が例示できる。なかでも、米、小麦、大豆が好ましく、特に米が好ましい。また、容易に麹菌が繁殖できるように、あらかじめデンプン含有物に前処理を施しておくことが好ましい。前処理としては、細切、破砕、粉砕処理などの他、含水処理、蒸煮処理等が例示できる。特に、水と熱を加える処理を行うことで、デンプンがα化され、液化酵素により液化されやすくなるので好ましい。
【００１４】
本発明に用いる麹菌は、デンプン含有物により培養し得、そして当該培養物を糖化し得るものであれば、特に限定されるものではなく、用いるデンプン含有物に応じて適宜選択すればよい。黒麹、白麹、黄麹等が例示でき、なかでも黒麹が好ましい。また、菌種としては、Aspergillus oryzae（アスペルギルス  オリゼー）、Aspergillus sojae（アスペルギルス  ソーヤ）、Aspergillus kawachii（アスペルギルス  カワチ）、Aspergillus awamori（アスペルギルス  アワモリ）、Aspergillus niger (アスペルギルス  ニガー)、Aspergillus usamii(アスペルギルス  ウサミ)、Aspergillus glaucus（アルペルギルス  グラウカス）、Aspergillus  tamarii（アスペルギルス  タマリイ）等が例示でき、中でも、Aspergillus niger (アスペルギルス  ニガー)を用いるのが好ましい。
【００１５】
また、これらの麹菌は、一菌種の菌株による培養、又は同種若しくは異種の二種類以上の菌株に組み合わせて用いることができる。これらは胞子又は前培養により得られる菌糸のどちらの形態のものを用いても問題はないが、粉末状のものが用いるのに便利であり、好ましい。
【００１６】
麹菌の接種量は、用いるデンプン含有物全体に麹菌が繁殖できるものであれば特に制限されず、用いるデンプン含有物及び麹菌に応じて適宜設定することができる。
【００１７】
デンプン含有物に麹菌を接種して培養するときの条件は、デンプン含有物に麹菌が繁殖できるものであれば特に限定されるものではなく、用いるデンプン含有物及び麹菌の種類、量、組み合わせ等に応じて、適宜設定することができるが、好ましくは、培養温度25〜40℃、より好ましくは30℃、また、培養時間は36〜78時間、より好ましくは48時間で行う。
【００１８】
なお、麹菌の培養にあたり、必要に応じて窒素源、無機塩類等を含む栄養源を添加してもよい。
【００１９】
＜第二工程について＞
本願に係る有機酸製造方法では、前述のように、まず、デンプン含有物に麹菌を接種して培養を行い（第一工程）、これに液化酵素及び有機酸生産微生物を加えて醗酵を行う（第二工程）。すなわち、第二工程では、デンプン含有物に麹菌を接種して培養したもの（例えば麹）を炭素源として有機酸醗酵を行う。なお、第一工程で得た培養物は、例えば濾過、搾汁等の分離工程を経ることなく、得られたそのものを第二工程に供する。
【００２０】
液化酵素としては、第一工程で得たデンプン含有物に麹菌を接種して培養したものを液化でき、また、有機酸生産微生物の生育に悪影響を与えないものであれば、特に制限されないが、例えばα−アミラーゼ、β−アミラーゼが好ましく、中でもα−アミラーゼが好ましい。α−アミラーゼは、例えばスピターゼＣＦ‐４０ＦＧ（ナガセケムテックス社製）、アミラーゼ  Ｓ「アマノ」35G（天野エンザイム社製）等が利用できる。また、液化酵素量は、液化が十分に行われるよう、第一工程で得た培養物の使用量等に応じて適宜設定することができる。
【００２１】
有機酸生産微生物としては、従来から知られている有機酸生産微生物を用いることができ、特に制限するものではないが、例えば乳酸菌、酢酸菌、クエン酸菌、等が例示でき、なかでも乳酸菌が好ましい。乳酸菌のなかでも、Lactobacillus delbrueckii が好適である。これらの有機酸生産微生物は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２２】
なお、第二工程においては、窒素源、無機塩類等を補うため、栄養源として適当なものを添加することが好ましい。特に限定するものではないが、このようなものとしては、ペプトン、酵母エキス、酢酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、等が例示でき、用いる有機酸生産微生物に応じて、栄養源として最適なものを適宜設定することができる。
【００２３】
有機酸醗酵は、第一工程で得たデンプン含有物に麹菌を接種して培養したもの、有機酸生産微生物、液化酵素、栄養源を滅菌水等の水分と共に混合して行う。このとき、水が５０〜９０重量％、特に６０〜８０重量％となるように混合するのが好ましい。なお、これらの成分は、全て同時に混合しても、順々に混合してもよい。但し、有機酸生産微生物の種菌については、糖化により高濃度の糖が存在するようになった後に添加すると、糖による生育阻害が起こるおそれがあるため、第一工程で得たデンプン含有物に麹菌を接種して培養したものの投入から時間が経ちすぎていないこと、特に４時間以内の接種が好ましい。
【００２４】
有機酸醗酵条件は、用いるデンプン含有物及び有機酸生産微生物等に応じて適宜設定できるが、通常３０〜４５℃、４８〜７２時間の条件で行うことが好ましい。また、必要に応じて、醗酵工程（第二工程）において撹拌を行ってもよい。撹拌速度としては１００〜２００ｒｐｍ程度が好適である。
【００２５】
有機酸が生産されるにつれてｐＨが上昇するが、醗酵工程（第二工程）を通じてｐＨ３．５〜８．０に、好ましくはｐＨ４．５〜６．０に、より好ましくは４．８〜５．２になるよう、調整しながら行うことが望ましい。ｐＨが３．５より低い場合、あるいは８．０より高い場合、有機酸生産量が減少するため、ｐＨ調整管理は重要である。ｐＨの調整は、麹菌及び有機酸醗酵微生物の生育に影響を与えないアルカリ性物質を添加することで行う。当該物質としては特に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムを用いるのが好ましく、中でも水酸化ナトリウムが好ましい。
【００２６】
また、醗酵時間は、有機酸生産量がピークとなる時間を適宜選択すればよいが、２４〜９６時間が好ましく、４８〜７２時間がより好ましい。
【００２７】
なお、醗酵は、バッチ方式、多段連続方式等、通常用いられる方式で行うことができる。
【００２８】
醗酵工程（第二工程）に供する混合物において、第一工程で得たデンプン含有物に麹菌を接種して培養したものの量は２０〜４０重量％が好ましく、２５〜３５重量％がより好ましく、３０重量％がさらに好ましい。また、有機酸生産微生物の種菌は培養液として３〜５重量％が好ましい。添加する液化酵素は０．１〜１重量％が好ましい。栄養源はペプトン、酵母エキスを中心としたものが好ましいが、用いる有機酸生産微生物の最適な栄養条件においてはそのかぎりではない。
【００２９】
かくして得られた醗酵組成物は、多くの有機酸を含有しており、そのまま食品、食品添加剤等として用いることができ、また、有機酸を適宜分離精製して、食品、食品添加剤、栄養剤、栄養補助剤、飼料、飼料添加剤、医薬品、医薬品添加剤、化粧品等に用いることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３１】
実施例１：乳酸菌種菌培養液の調整
乳酸菌種Lactobacillus delbrueckii を表１に示すMRS培地に寒天（１．２〜１．５％）を加えて固化させた平板培地で培養してコロニーをつくらせた後に、単コロニーを分離してMRS液体培地で４０℃、１６時間の静置培養を行なった。得られた培養液を再度同じ液体培地に３重量％加えて４０℃、１６時間の静置培養を行なった。この培養で得られた培養液を乳酸菌種菌培養液として、以下の例に用いた。
【００３２】
【表１】
2010017116.tif 000002
【００３３】
実施例２：白米を製麹後、液化酵素による液化と麹菌による糖化とを同時に行って醗酵源とする、乳酸菌醗酵
白米１．０ｋｇを１時間水道水に浸漬させた後、１２１℃、１５分間、加圧蒸煮し、取り出した後に３０℃ほどになるまで室温で冷まし、そこに株式会社秋田今野商店から購入した焼酎黒麹「マイルド」を２〜３ｇ接種して３０℃に保たれた恒温室にて２日間培養し、麹を作製した。続いて７５０ｇの麹に２Ｌの滅菌水を加え、５Ｌ容量のジャーファーメンターのベッセルに投入した。そこに栄養源液（組成は下記表２）５００ｍｌ、乳酸菌種菌培養液１２５ｍｌ、０．１重量％のα−アミラーゼ（スピターゼＣＦ‐４０ＦＧ：ナガセケムテックス）を加えて乳酸醗酵を開始した。乳酸醗酵は、２５％水酸化ナトリウムを用いてｐＨを４．５、５．０、６．０及び７．０に自動調整したもの４通りを検討した。いずれも培養温度は４０℃、攪拌速度は１５０ｒｐｍとし、通性嫌気状態で行った。
【００３４】
【表２】
2010017116.tif 000003
【００３５】
ｐＨ４．５、５．０、６．０での乳酸生産菌数、ブドウ糖量、乳酸量の経時変化を図２に示す。また、ｐＨ４．５、５．０、６．０、７．０でのブドウ糖量（最高値）、ＣＦＵ（最高値）及び乳酸濃度（最高値）を表３に示す。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
これらの結果から、ｐＨ４．５〜７．０の範囲での乳酸醗酵により、乳酸が高効率に産生されること、また、特にｐＨ５．０において、生産される乳酸濃度が最も高いことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本願に係る有機酸製造方法の一例を示す模式図である。
【図２】本願に係る有機酸製造方法において、醗酵をｐＨ４．５、５．０、６．０で行ったときの、乳酸生産菌数、ブドウ糖量、乳酸量の経時変化を示す。
【図１】
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【図２】
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